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Mazda HP-X à hydrogène

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La victoire éclatante remportée par Mazda aux 24 heures du Mans 1991 est venue couronner un quart de siècle de développements continus et obstinés sur une technologie que tout le monde a abandonnée depuis longtemps le moteur à piston rotatif imaginé par Wankel. Toutefois, ce succès n’a guère désarmé les sceptiques, pas plus que le fait que Mazda va bientôt passer le cap du million de moteurs rotatifs fabriqués (particulièrement pour les coupés RX-7).

Pas d’auto-allumage

Or, au Salon de Tokyo, le constructeur japonais a créé de fort remous dans les sphères des ingénieurs en dévoilant une voiture expérimentale qui roule à l’hydrogène, utilisé comme carburant par un moteur birotor. Et les responsables de Mazda de préciser qu’ils étudient la carburation à l’hydrogène depuis les tous débuts de leurs travaux sur le moteur à piston rotatif. Or, justement, ils se sont assez vite rendu compte que ce type de moteur était exempt de certains défauts inhérents au principe même du moteur à pistons alternatifs, et qui empêchent jusqu’ici d’exploiter l’hydrogène comme carburant.
C’est essentiellement le risque d’auto-allumage lorsque l’hydrogène vient balayer des soupapes échauffées, ainsi que le temps d’admission très court, qui ne permet pas de calibrer l’injection de l’hydrogène séparément de celle de l’air, directement dans la chambre de combustion. Dans le moteur rotatif sans soupapes, où le temps d’admission est en moyenne 1,5 fois celui d’un moteur classique, ces ennuis n’existent pas. L’air est admis par des lumières latérales et, lorsqu’elles sont fermées, l’hydrogène est injecté périphériquement dans la chambre, pendant la phase de compression.

 


Un groupe hybride

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Le moteur de la HR-X est un birotor de 2 x 499 cm3 de cylindrée. Son bloc-carter et ses deux pistons rotatifs sont en alliage léger, les surfaces externe des pistons et interne des chambres étant plaquées de céramique ; les inserts des lumières d’admission et d’échappement sont également en céramique. Il développe une puissance de 100 ch à 6 500 tr/mn (soit d’emblée plus de 100 ch/litre) mais son couple n’atteint que 1,3 m.daN à 4 000 tr/mn. Cette caractéristique médiocre de couple a conduit les ingénieurs de Mazda à lui accoupler un moteur électrique qui intervient lors de chaque accélération et, au freinage, fonctionne en génératrice pour récupérer de l’énergie.
Ce moteur est associé à une transmission automatique à 4 rapports et placé transversalement en avant de l’essieu arrière, presque couché à l’horizontale. Le châssis tubulaire en aluminium est coiffé d’une carrosserie en fibre de verre-résine. La HR-X pèse quand même 1 260 kg, pour une longueur de 3,85 m et une largeur de 1,70 m. Cela tient au poids du réservoir à hydrures, placé sous le plancher du véhicule.
On cherche actuellement à alléger le réservoir à hydrures, notamment en mettant au point des méthodes pour produire l’hydrure sous forme pulvérulente, et non plus sous forme de petites billes (ce qui permettrait également de le distribuer dans des "pompes" sur la voie publique). Un tel moteur, dont l’échappement ne contient pratiquement que de la vapeur d’eau, mérite bien des efforts de recherche soutenus.

 


Les hydrures : carburant solide

L’hydrogène est un carburant très tentant pratiquement inépuisable sur notre planète, sa combustion ne dégage (si elle est parfaite) que de l’eau chimiquement pure. Mais son extraordinaire appétance pour se combiner avec l’oxygène rend son maniement extrêmement dangereux. Jusqu’à présent, l’hydrogène n’est employé que dans les moteurs des lanceurs spatiaux les plus performants (comme ceux d’Ariane) et encore : pour les derniers étages, afin d’éviter les accidents au départ, près du sol. Pour les véhicules terrestres (et même les avions), on a cherché un moyen d’emporter de l’hydrogène sans danger.
Les hydrures offrent une réponse intéressante. Résultant de la combinaison de l’hydrogène avec un métal, ils libèrent l’hydrogène par simple chauffage, peuvent se recharger aussi facilement ; de plus, en cas de contact avec une flamme, la combustion de l’hydrure étant fortement endogène, cela provoque un refroidissement brutal qui stoppe immédiatement la combustion.

Une voiture urbaine

La Mazda HR-X, qui concrétise la surprenante avancée japonaise dans un domaine très prometteur, est une voiture à vocation essentiellement citadine, offrant deux places adultes plus deux places enfants. Toutefois, lors de ses essais, elle a atteint 150 km/h et une autonomie de 200 km.

 


Avantage au moteur rotatif

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Mazda a su tirer parti des avantages intrinsèques à la thermodynamique du moteur à piston rotatif pour réaliser le premier moteur à combustion interne fonctionnant à l’hydrogène et apte à réellement rouler dans une ville. L’originalité de cette motorisation va de pair avec l’audace du style de la HR-X expérimentale.


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Voir aussi :
Mazda6 MZR-CD 2.2
Mazda CX-5 (1) (2012)
Mazda CX-5 (2) 2012


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